氫是宇宙中豐度最高的元素,恆星的大氣75%是它,木星也有70%以上是它。水裡有它,天上也有它。氫幾乎是一切事物不可分割的一部分,同時也是化學元素的第一位,那麼今天我們就來認識氫。
初識氫元素
氫,第一主族元素,氫原子是最簡單的原子,由一個質子和一個電子直接構成。氫元素有兩個同位素,分別是氘和帶放射性氚,三者均為核聚變的材料,擁有良好的聚變性能。
氫元素的代表者——氫氣
在十六世紀,一名瑞士醫生發現了由氫元素組成的氫氣,他發現將鐵屑倒入硫酸中會產生一種可以燃燒的氣體。到了1766年,化學家卡文迪什在一次實驗中,偶然將一塊鐵片碰進了鹽酸中,他發現鹽酸中有氣泡產生,他將這種氣體收集起來,並進行了研究。
氫氣是這個世界上最「輕」的氣體,其密度僅為空氣的十分之一。同時,它也是最容易燃燒的氣體之一,燃燒產物為水,1g氫氣完全燃燒能夠放出431kJ的熱量,是同樣質量煤的40倍,是高效率、無汙染、可再生的能源。
氫氣還可以與不飽和烴發生加成反應,在鎳的催化下,使得不飽和烴中的碳碳雙鍵、三鍵、大派鍵斷裂,使得不飽和烴加成為飽和烴,提高脂肪的儲存時間,增加有機化學材料的穩定性。同時,氫元素是構成DNA和水的重要元素,也就是說沒有氫就沒有生命。
人類對氫元素的利用
目前,氫氣可以通過電解水、太陽能催化分解水、酸鹼與金屬的反應製取,其中以太陽能催化分解水的方案前景最為長遠。現在,氫氣和氫能的利用是21世紀能源利用的一大目標,其中的氫燃料電池已經達到了實際使用指標,已經投入量產。同時,氫的同位素是比氫更好的聚變材料,1g的氘和氚發生聚變反應可以產生400L汽油或1800kg標準煤燃燒的能量,按照地球上的水資源和氘和氚含量計算,這些聚變材料足夠人類使用400億年,是真正的取之不盡,用之不竭的能源。
最後,你一定了解了氫元素,這一構成太陽和你的元素。它亦可以在陽光中熠熠生輝,亦能夠平穩如水般滋潤萬物,還能推動人類文明的發展,真是不可思議。你對著這位元素周期表中排在第一的氫元素有什麼看法呢?一起在評論區討論討論吧。